一系列新型有机功能小分子荧光探针的设计、合成及性质研究

发布时间：2017-08-19 15:40

  本文关键词：一系列新型有机功能小分子荧光探针的设计、合成及性质研究

  更多相关文章： 荧光 探针 离子 小分子 检测

【摘要】：因为受到人类感知能力的限制,人类所能从外部世界直接获取的信息也是有限的。然而,与我们的生活密切相关的重要信息却都发生在不可感知的微观世界里。某些分子和离子的微小浓度变化就会影响人体健康,环境中污染物的浓度超标也会对生产生活造成不利影响。因此,如何高选择性和高灵敏度的检测这些离子和小分子一直是各个领域研究的热点。传统的分析方法不但需要借助于复杂精密的仪器,而且受制于繁琐的样品处理步骤和长时间的检测过程。因此还需要研究易于制备、成本低廉和便于操作的检测技术。化学荧光探针是通过与分析物结合产生相应的光谱变化从而检测分析物的化合物。荧光化学分析法具有操作简单、易于制各、高灵敏度、实时检测和多信号输出模式等优点。因此荧光探针分子已被广泛应用于各种阴阳离子、小分子的检测。基于以上论述,本文的主要研究内容有：(1)以7-羟基香豆素-3-甲酸乙酯为荧光团,以苯并咪唑／苯并噻唑上的杂原子和香豆素7位酚羟基为识别基团,设计、合成了新型铁离子荧光探针Ⅱa和Ⅱb。因该探针能够很好地络合铁离子而改变香豆素基团的电子排布,所以可在极短时间内对铁离子表现出猝灭型荧光变化,并能够排除其他金属离子的干扰,专一性地检测铁离子,其检出限可达微摩尔数量级。又由于本文提出的合成方法步骤简单、产率高、原料易得,所以该探针不仅可在生物体内和环境中快速、定量、准确地检测铁离子,而且易于推广,具有市场化潜力。(2)以半罗丹明半荧光素为荧光团,以希夫碱为识别基团,设计、合成了可以相继检测铜离子和半胱氨酸的荧光探针Ⅲa。通过希夫碱氮原子与铜离子络合引起的荧光猝灭,可实现检测铜离子的目的。半胱氨酸可以从Ⅲa-Cu(Ⅱ)络合物中将铜离子夺出,使探针恢复原有的希夫碱结构,希夫碱易于水解生成半罗丹明半荧光素荧光团4,由此该探针又可实现检测半胱氨酸的目的。由于这种脱络合-水解过程的进行,Ⅲa-Cu(Ⅱ)络合物可以排除其他硫醇如高半胱氨酸、谷胱甘肽的干扰,专一性地检测半胱氨酸,对半胱氨酸有极强的选择性,为专一性检测生物体内常见硫醇提供了一种新的思路和方法。(3)以相互共轭的香豆素和半花菁为荧光团,以半花菁基团中极化的C=N双键为识别基团,设计、合成了可检测氰根离子的探针Ⅳa-d。该探针通过与氰根离子发生亲核加成反应来调节荧光团之间的共轭和ICT效应,从而发生荧光信号和颜色的变化。所有探针都能实现专一性检测氰根离子,且检出限可达到微摩尔级别。其中,探针Ⅳc可以在极短时间内对氰根离子产生颜色变化,这一性质使得Ⅳc可以制成氰根离子试纸,提供了一种实时、便捷、可以肉眼检测氰根离子的分析方法。(4)近红外区探针具有更好地深入组织的能力和可排除背景干扰的能力。比率型探针可以通过测量两个波长下的荧光强度,建立一个内在的矫正体系,也能避免其他因素对离子检测的干扰。基于以上考虑,本文设计、合成了一系列新型双波长近红外荧光探针Va-c。因为半罗丹明半荧光素荧光团与半花菁识别基团共轭,所以探针Va-c具有双波长比率型光谱变化,而Vc的ICT峰更是长达675 nm,位于近红外区。因此,这一系列探针提供了在复杂体系中专一检测氰根离子的方法。
【关键词】：荧光 探针 离子 小分子 检测
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-65
• 1.1 引言10-11
• 1.2 荧光11-13
• 1.2.1 荧光产生的机理11-12
• 1.2.2 荧光参数12-13
• 1.3 荧光探针的组成13-22
• 1.3.1 荧光团14-19
• 1.3.2 受体19-20
• 1.3.3 连接臂20-22
• 1.4 荧光探针的识别原理22-30
• 1.4.1 光诱导电子转移(PET)22-24
• 1.4.2 分子内电荷转移(ICT)24-26
• 1.4.3 激发态分子内质子转移(ESIPT)26-27
• 1.4.4 荧光共振能量转移(FRET)27-29
• 1.4.5 C=N异构化(C=N isomerization)29-30
• 1.5 荧光探针的应用30-41
• 1.5.1 荧光探针在金属离子检测中的应用31-36
• 1.5.2 荧光探针在阴离子检测中的应用36-39
• 1.5.3 荧光探针在小分子检测中的应用39-41
• 1.6 本论文的工作思路和内容41-43
• 参考文献43-65
• 第二章 快速检测铁离子的荧光探针65-79
• 2.1 引言65-66
• 2.2 实验66-69
• 2.2.1 仪器与试剂66
• 2.2.2 探针Ⅱa,Ⅱb的合成步骤及表征66-68
• 2.2.3 分析实验方法68-69
• 2.3 结果与讨论69-75
• 2.3.1 检测机理69-70
• 2.3.2 pH对检测效果的影响70-71
• 2.3.3 动力学研究71-72
• 2.3.4 选择性研究72-73
• 2.3.5 Fe~(3+)浓度对探针光谱性质的影响73-75
• 2.4 本章小结75
• 参考文献75-79
• 第三章 高选择性铜离子和半胱氨酸荧光探针79-98
• 3.1 引言79-81
• 3.2 实验81-84
• 3.2.1 仪器与试剂81
• 3.2.2 探针Ⅲa,化合物Ⅲb的合成步骤及表征81-83
• 3.2.3 分析实验方法83-84
• 3.3 结果与讨论84-92
• 3.3.1 检测机理84-86
• 3.3.2 Cu~(2+)探针的光谱性质研究86-89
• 3.3.3 探针Ⅲa-Cu(Ⅱ)络合物检测Cys的光谱性质研究89-92
• 3.4 本章小结92
• 参考文献92-98
• 第四章 比色型氰根离子荧光探针98-121
• 4.1 引言98-99
• 4.2 实验99-105
• 4.2.1 仪器与试剂99
• 4.2.2 探针Ⅳa-d的合成步骤及表征99-104
• 4.2.3 分析实验方法104-105
• 4.3 结果与讨论105-116
• 4.3.1 检测机理105-108
• 4.3.2 pH对检测效果的影响108
• 4.3.3 动力学研究108-109
• 4.3.4 选择性研究109-111
• 4.3.5 CN~-浓度对探针光谱性质的影响111-114
• 4.3.6 不同取代基对探针光谱性质的影响114-115
• 4.3.7 比色型探针的应用实例115-116
• 4.4 本章小结116
• 参考文献116-121
• 第五章 双波长近红外氰根离子荧光探针121-141
• 5.1 引言121-122
• 5.2 实验122-125
• 5.2.1 仪器与试剂122
• 5.2.2 探针Va-c的合成步骤及表征122-124
• 5.2.3 分析实验方法124-125
• 5.3 结果与讨论125-135
• 5.3.1 检测机理125-127
• 5.3.2 pH对检测效果的影响127-128
• 5.3.3 动力学研究128-130
• 5.3.4 选择性研究130-132
• 5.3.5 CN-浓度对探针光谱性质的影响132-135
• 5.4 本章小结135-136
• 参考文献136-141
• 结论141-142
• 附图142-175
• 攻读博士学位期间取得的科研成果175-177
• 致谢177-178
• 作者简介178

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 武四新,朱从善;蓝光波段染料Coumarin 450掺杂的二氧化硅凝胶的光学性质[J];化学物理学报;1999年02期

，

本文编号：701560